Как работает солнечный коллектор зимой – эффективность, проблемы и их решение. Солнечный вакуумный коллектор

Как работает вакуумный солнечный коллектор

Коэффициент полезного действия такого типа коллекторов, при обеспечении высокой степени вакуума, составит около 98%. Как правило, установка солнечных вакуумных коллекторов производится на крыше объекта, что позволяет максимально полезно использовать ее площадь. Угол монтажа коллектора выбирается производно в диапазоне от 5 до 90 градусов. Минимальные значения угла наклона солнечного коллектора позволяют обеспечить циркуляцию теплоносителя. Срок использования вакуумных солнечных батарей достаточно высок и составляет более 20 лет. Вариантов у потребителя несколько: можно вакуумный солнечный коллектор купить либо изготовить своими руками. Цена вакуумных солнечных батарей вполне доступна, таким образом использование таких систем весьма целесообразно.

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Предназначение плоского вакуумного солнечного коллектора заключается в обеспечении аккумулирования солнечной энергии при любых погодных условиях и температуре окружающей среды.

Содержание:

1. Как работает солнечный вакуумный коллектор
2. Конструкция солнечного вакуумного коллектора
3. Виды гелиосистем

Как работает коллектор?

• Одним из важнейших элементов конструкции является автоматизированный резервуар-теплообменник, способный преобразовывать, поддерживать и сохранять тепло, полученное при накоплении солнечной энергии, а также и от дополнительных источников энергии, которые используются для подстраховки работоспособности системы отопления в целом.

• Вода, нагретая до определенной температуры, из теплообменника, расположенного во внутреннем блоке, подается в радиаторы, использующиеся для системы отопления, при этом вода, находящаяся в резервуаре, поступает в бак для поддержания ГВС.

• Для контроля значений рабочей температуры блоков и выбора требуемого режима работы системы установлен блок управления. Он отвечает за поток энергии теплового носителя через теплообменник и определяет куда именно стоит направить тепло: на водоснабжение либо отопление.

• В ночное время суток автоматика поддерживает минимальные параметры работы системы и поддерживает значения установленной температуры.

• Основное преимущество использования вакуумных солнечных коллекторов для отопления дома — это их малая инерционность. При этом их использование позволяет обеспечивать горячее водоснабжение в течение года и отопление в холодный период, позволяющее экономить традиционно использующиеся источники получения тепловой энергии.

Схема и конструкция солнечного коллектора

вакуумный солнечный коллектор — схема и принцип работы

Основные блоки вакуумного коллектора: непосредственно вакуумный коллектор, резервуар-теплообменник и системный контроллер солнечных систем нагрева воды. Конструктивно вакуумный коллектор выполнен в виде трубчатых профилей, соединенных параллельными рядами. Как правило используются трубы конструкции ”стекло-стекло”, произведенные из боросиликатного стекла. Для покрытия внутренней трубы используется селективный слой, предназначенный для абсорбции солнечной энергии и устранения тепловых потерь. Функциональность таких труб позволяет их использовать при пасмурной погоде. При отрицательных температурах происходит преобразование в тепло как прямых, так и рассеянных солнечных лучей. Также для образования тепла используется природное ИК-излучение. Конструкция вакуумной трубы реализована по принципу термоса: она изготовлена из двух трубок различного диаметра, между которыми поддерживается вакуум. Вакуум обладает фактически нулевой теплопроводностью и обеспечивает высокий уровень термоизоляции.

• Вакуумные трубы во всесезонных системах имеют дополнительные термотрубки или тепловые трубки. Они представляются собой медные трубки, наполненные жидкостью с низкой температурой кипения. При непосредственном воздействием тепла происходит испарение жидкости. При этом забирается тепло самой трубки. Далее пар поднимается в расположенный выше наконечник, где происходит его конденсация и передача тепла тепловому носителю в основном контуре либо специальной жидкости, находящейся в отопительном контуре. Далее конденсат по стенкам стекает вниз и процесс возобновляется.

как работает солнечный коллектор

• Приемник коллектора как правило изготавливается из меди. При этом чаще всего применяется дополнительная полиуретановая изоляция. Приемник закрыт истом нержавеющего покрытия для дополнительной защиты. Передача тепла осуществляется посредством медной «гильзы» приемника. Отопительный контур отделяется от блока трубок, что позволяет поддерживать работу системы при поломке одной или нескольких трубок. Замена поврежденных трубок производится без слива используемой жидкости из рабочего контура.

• Резервуар-теплообменник выполняет функции бойлера и используется для аккумулирования и сохранения тепла. Резервуар, как правило, имеет внутри конструкции одну либо две спирали для теплообмена.

• Типичная конструкция системы как правило включает насос, манометр и клапан давления, кран для регулирования количества воды, различные соединительные механизмы и вентили, в том числе набор, обеспечивающий безопасное подсоединение резервуара к отопительной системе, вентиль безопасности давления в 6 атм. Бак дополнительно может быть оснащен электрическим нагревателем мощностью 1-3 кВт.

• Если требуется обеспечить единовременную подачу горячего водоснабжения и отопления, происходит распределение аккумулированной солнечной энергии. Когда заданное значение температуры достигается, подача тепла автоматически переводится на контур отопления. Настройки перераспределения тепла могут быть изменены в зависимости от времени года либо климатической зоны. К данной системе отопления могут быть подсоединены дополнительные отопительные приборы.

• Контроллер водонагревательных систем используется для задания значений температуры в резервуаре теплообменника и коллекторе, а также определения требуемого режима работы вакуумного солнечного коллектора согласно полученным данным.

• Основные функции контроллера заключаются в следующем: индикация температуры в основных блоках: коллекторе, резервуаре, индикация значения температуры в обратном потоке теплоносителя, задание температуры запуска, при которой используется принудительная циркуляция в теплоносителе, таймер пуска и остановки всей системы отопления, определение температуры и продолжительности работы функции дополнительного подогрева, задание минимального значения температуры, индикация датчиков, имеющих повреждения.

Типы гелиосистем

Выделяют два основных типа гелиосистем: сезонные, всесезонные или круглогодичные.

Вакуумные солнечные батареи, сконструированные на базе технологии прямой теплопередачи, относятся к сезонным системам. Принцип действия таких систем достаточно прост: вода из бака поступает в соединенные медные трубки, где нагревается и затем возвращается в контур.

Тепло в таком типе солнечных батарей передается воде без использования в работе дополнительных элементов и блоков. При этом требуется большой объем воды в контуре теплообменника (от 60 до 200 л). Основными преимуществами сезонных систем являются низкая стоимость при высоком КПД, составляющий до 98%. Это конечно при условии использования и покупки селективного покрытия для солнечных коллекторов.

К круглогодичным системам относят вакуумные солнечные батареи, в которых дополнительно установлены термотрубки. Принцип работы таких коллекторов схож с работой установок центрального отопления. Через коллектор и змеевик протекает специальная жидкость («незамерзайка»). Эта жидкость предназначена для забора тепла из медных трубок. Далее она поступает в бак, аккумулирующий тепло для непосредственного нагрева воды через змеевик. Процесс протекает до тех пор, пока значения температуры бака и теплового приемника не сравняются. Насос контролируется электроникой, датчики температуры при этом устанавливаются как в коллекторе, так и в баке-аккумуляторе. Давление в системе может быть выше требуемых значений при недостатке потребления воды. Расширительный бак также позволяет избежать подобных ситуаций.

Области применения гелиосистем многогранны и включают: обеспечение жилых помещений, социальных и культурных объектов горячим водоснабжением и отоплением. При этом экономия ресурсов достигает 50%. Используются в сочетании с «теплыми полами». Если вам требуется обеспечить ваш дом теплом, то вы можете купить вакуумный солнечный коллектор, либо сделать его своими руками. Стоимость вакуумных коллекторов для отопления дома достаточна высока, но продуктивность и энергоемкость таких систем компенсирует материальные издержки. При этом следует учитывать, что надежность коллектора, собранного и установленного профессионалами выше, чем у самодельного.

www.solnpanels.com

Вакуумный коллектор для отопления. Вакуумный солнечный коллектор своими руками

Использовать солнечную энергию для собственных нужд человек научился довольно давно. Сегодня люди применяют данные знания в том числе и для изготовления солнечных коллекторов, с помощью которых энергия солнца превращается в тепловую. Подобное устройство нельзя назвать достаточно сложным, поэтому изготовить его можно самостоятельно.

Вакуумный коллектор

Вакуумный коллектор представляет собой оборудование, которое больше остальных уменьшает потери тепла. Это становится возможным за счет условий, которые поддерживаются между оболочкой агрегата и нагревателем. Система имеет в составе стеклянные трубки, которые лишены воздуха. Черная трубка, располагаемая внутри, нагревается, благодаря этому конструкция способна поднять температуру воды до 300 градусов. Несмотря на высокий коэффициент полезного действия, система не имеет возможности самоочищения от инея и снега.

Плоский коллектор

Плоский коллектор отличается от вышеописанного тем, что теплопотери у него гораздо выше. Такие конструкции способны очищаться без помощи человека от незначительных заносов снега. Устройство имеет вид прозрачной панели, внутри которой находится трубки. Задняя стенка обладает теплоизоляционным слоем. Вода при этом способна нагреваться до 200 градусов. При воздействии сильного ветра на крепление может осуществляться внушительная нагрузка, чему способствуют еще и необтекаемые формы.

Воздушный коллектор

Воздушный коллектор - это плоская установка, в качестве теплоносителя в которой используется воздух. Такое оборудование достаточно просто изготовить самостоятельно, однако стоит учесть, что агрегат обладает низким коэффициентом полезного действия, и его нельзя использовать для нагрева воды. Трубчатый коллектор состоит из четырех трубок, наполненных теплоносителем. Циркуляция становится возможной за счет разницы температур нижней зоны накопителя и коллектора. Подобная система отличается от плоской более внушительной площадью поверхности, которая призвана поглощать свет. Подвижные системы - это установки, которые поворачиваются за движением солнца. Для проведения работ можно выбрать конструкцию, которая разворачивается полностью, или устройство, которое оснащено зеркалом, а также нагревательным элементом. Мастер должен знать и о принципе работы коллектора, который состоит в том, что солнечное излучение в процессе работы нагревает трубку с теплоносителем, а после тепло переходит в аккумулятор. Самостоятельно можно изготовить вакуумные коллекторы для отопления из подручных средств, однако для начала важно ознакомиться с технологией проведения работ.

Изготовление простого солнечного коллектора

Если будет изготавливаться вакуумный солнечный коллектор своими руками, то следует подготовить оцинкованную тару, предназначенную для воды. Ее объем может составить от 100 до 200 литров. Емкость предстоит расположить на крыше. 100 литров жидкости способны нагреться до отметки в +60 градусов, если бочка будет установлена на южной стороне кровли. Последнюю предстоит покрыть металлическим блестящим листом. Коэффициент полезного действия в этом случае окажется гораздо выше, так как площадь теплообмена с воздухом является минимальной. Использовать такой простой солнечный коллектор рекомендуется в районах, где экология поддерживается на необходимом уровне, лучше всего эксплуатировать такую систему вдали от загазованных участков. Стоит учесть, что в зимнее время такой агрегат способен выработать меньшее количество тепла.

Изготовление коллектора из радиатора и металлопластиковых труб

Если будет изготавливаться вакуумный коллектор, то можно использовать более сложную технологию. Для проведения работ могут применяться довольно дешевые материалы, но воду можно будет нагреть очень простым способом. Для манипуляции понадобятся стальные коробки, фитинги, металлопластиковые трубы, стекло, а также радиаторы, выполненные из стали, в количестве двух штук.

Технология проведения работ

Для того чтобы изготовить вакуумный коллектор, радиаторы следует расположить в металлических коробках на поверхности крыши. Они накрываются стеклом, а их предназначением является уменьшение периода нагрева воды. При их установке необходимо помнить о том, чтобы верх оказался ниже накопительного бака. Это позволит в воде подниматься естественным образом в бак. Изготавливая вакуумный коллектор, вы должны помнить о том, что циркуляция должна производиться обычным способом. Трубки провода воды следует проложить с некоторым уклоном вниз, обратив элементы в сторону радиаторов. Пластиковая емкость, объем которой составляет 160 литров, должна быть установлена на чердаке дома. Она соединяется с радиаторами с помощью металлопластиковых труб, которые сопрягаются фитингами.

Вода с наиболее высокой температурой должна располагаться в верхней части бака. Для этого трубку с теплой водой нужно подключить к емкости выше центральной части. В нижней части радиатора устанавливаются дренажные краны для слива воды в зимний период.

Изготовление коллектора на основе деревянной рамы

Если вы решили изготовить вакуумный солнечный коллектор своими руками, то можно использовать представленную ниже технологию. Для этого следует подготовить изоляционный материал, металлическую черную сетку, дефлектор, вентиляторы в количестве двух штук, лист поликарбоната и деревянную раму, которая обладает дном из фанеры.

Нюансы проведения работ

В днище рамы необходимо проделать два отверстия в форме окружности для того, чтобы была возможность производить забор воздуха. В верхней части необходимо сделать 2 отверстия, которые будут обладать прямоугольной формой. Они необходимы для отвода из конструкции горячего воздуха. На дно нужно застелить изоляционный материал. Накапливание тепла происходит с помощью металлической черной сетки. Два вентилятора следует установить в отверстие круглой формы. Опорные планки дефлектора устанавливаются в конструкцию, а после фиксируется и сам дефлектор. Он требуется для формирования воздушного потока. Если вы решили изготовить такой вакуумно-трубчатый коллектор, на заключительном этапе устройство фиксируется к стене здания. Как показывает практика, эффективность данного оборудования составляет 50%. Его можно применять для обогрева помещений.

Особенности установки коллектора

Вакуумный солнечный коллектор для отопления изготовить самостоятельно хоть и можно, однако работы отличаются некоторой степенью сложности. Важно правильно определить место установки, для того чтобы коэффициент полезного действия удалось поднять как можно выше. Установку нужно ориентировать на юг. Отклонение составляет 25 градусов в обе стороны. Важно исключить все затеняющие факторы. Движение теплоносителя должно быть обращено снизу вверх. Оборудование не должно достигать точки перегрева до самой установки и после нее. В одном ряду не должно находиться больше 3 коллекторов. Если изготавливается вакуумный коллектор своими руками, а после планируется его установка в большем количестве, чем было указано выше, то нужно встроить компенсатор и обеспечить линейное тепловое расширение.

Изготовление коллектора из змеевика холодильника

Если вы планируете самостоятельно изготовить описанную в статье конструкцию, то важно будет узнать, каково устройство вакуумного коллектора. Это вы сможете понять из ниже представленной методики, которая предполагает использование змеевика холодильника. Помимо прочего, понадобится фольга и рейки, которые лягут в основу каркаса. Подготовьте резиновый коврик, бак для воды или емкость. Важно запастись стеклом, а также запорной арматурой по типу труб и вентилей. Первоначально необходимо промыть змеевик от фреона. Далее сбивается реечный каркас. Его точные габариты зависят от того, каковы размеры рабочего узла. Коврик нужно подогнать под имеющиеся рейки, среди которых важно свободно расположить змеевик. На резиновый коврик, который выступит дном каркаса, нужно уложить слой теплоизоляции. После змеевик укрепляется с помощью винтовых хомутов. В стенках мастер должен проделать отверстия, сквозь которые будут проходить вакуумные трубки. Солнечный коллектор по такой технологии получится высокоэффективным. Если есть потребность в повышении продуктивности, то можно загерметизировать полученные стыки герметиком. Сверху фиксируется стекло посредством скотча. Для того чтобы не волноваться за прочность, рекомендуется подготовить алюминиевые пластинки, изготовив из них специальные прижимы.

Альтернативное решение для вакуумного коллектора

Важно не только правильно подобрать вакуумные трубки для коллектора, но и соорудить остальные элементы, которые лягут в основу системы. Для короба, в который будет устанавливаться радиатор, подойдут деревянные 120-миллиметровые доски, что составляет их ширину; толщина заготовок должна составить 30 см. Для дна можно использовать текстолит, который дополняется ребрами жесткости. Днище нужно теплоизолировать пенопластом или минеральной ватой, которая сверху накрывается оцинковкой. Далее подготавливаются две трубы, диаметр которых должен составлять 1 дюйм. Понадобятся 15 тонкостенных труб с диаметром в пределах 0,5 дюйма. В более толстых элементах следует просверлить отверстия, чтобы перпендикулярно установить более тонкие составляющие. Конструкция сваривается в единое устройство. Теплообменник устанавливается на оцинкованный лист, укрепляется с использованием стальных хомутов. Для того чтобы увеличить образование тепла, можно окрасить поверхность в черный цвет, внешние элементы окрашиваются в белый цвет для снижения тепловых потерь. На заключительном этапе следует установить стекло к стенам короба, осуществив качественную герметизацию. Шаг между трубами и стеклом должен составить 12 миллиметров. Эти параметры чрезвычайно важно учесть, только тогда удастся добиться ожидаемого положительного результата, при котором коэффициент полезного действия установки будет на высоте.

fb.ru

Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой

Солнечные коллекторы традиционно используют для получения горячей воды на бытовые нужды. Но рано или поздно возникает желание пустить ее на обогрев. И тогда возникает вопрос: Насколько оправданно использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой?

Однозначного ответа нет, все зависит от многих факторов. В этой статье мы разберем их и развеем некоторые заблуждения относительно использования трубчатых коллекторов.

Содержание статьи

Эффективность вакуумного коллектора зимой

КПД вакуумных трубок зависит не от температуры, а от количества солнечного света, это исходит из его принципа работы. Зимой дни короче, а солнце не так высоко поднимается над горизонтом, поэтому вакуумный коллектор не даст столько тепловой энергии, сколько летом.

Есть два способа решения вопроса – увеличение количества вакуумных коллекторов и уменьшение энергопотерь дома. Снизить тепловые потери можно двумя способами – утеплив здание и установив эффективную систему отопления. Сейчас наиболее эффективными являются теплые полы и теплые плинтусы.

Неплохой вариант – использовать спаренный тепловой насос и вакуумный коллектор для отопления дома. Так можно добиться максимальной эффективности, хотя общая стоимость оборудования будет высока.

Так выглядит система, в которую последовательно включены вакуумный солнечный коллектор и водяной тепловой насос.

Особенности эксплуатации

Основная проблема для всех типов солнечного оборудования в холодное время года – осадки. Если трубки покрыты снегом или инеем, их эффективность снижается. Но стоит учитывать следующее:

Если вы собираетесь использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой, значит он будет установлен под большим углом чтобы уловить максимум солнечного света. Соответственно, снег и вода будет просто соскальзывать с него.

Небольшая площадь трубок не позволит снегу «зацепиться» за них, в отличие от того, как это происходит с плоскими солнечными коллекторами. Практика показывает, что ветер скоростью 3 м/с сдувает снег с коллекторов.

Окупаемость и цена вакуумных коллекторов

Противники зеленой энергетики убеждают всех, что вакуумные солнечные коллектора не окупаются, а если это и происходит, то за очень долгий срок. Отчасти это так, но только если ваш дом уже подключен к газу или электричеству. А если учесть стоимость подключения?

Если сравнивать стоимость подключения к газопроводу и установки коллекторов – они вполне соизмеримы. Но газ это расходная статья бюджета, тогда как на работу вакуумного коллектора требуется минимум электроэнергии, да и то, только на прокачку теплоносителя. Практика показывает, что для отопления дома зимой вакуумный солнечный коллектор гораздо выгоднее других источников тепла.

Еще один момент который касается окупаемости – срок службы оборудования. В отопительной системе, основанной на трубчатых солнечных коллекторах, нет сложных деталей или частей, которые подвержены износу. При периодической профилактике такая система прослужит десятки лет.

Мифы и заблуждения

Некоторые считают, что плоские солнечные коллекторы более эффективны чем вакуумные. Отчасти это правда, но если идет об обогреве дома в зимний период, то последние однозначно выигрывают. Подробнее об этом читайте в статье «Сложный выбор: солнечный коллектор – плоский или вакуумный?»

Вакуумные трубки хоть и сделаны из стекла, но отлично держат удар. В приведенном ниже видео проводят испытания с помощью железного шара, который почти в 8 раз тяжелее льда. Соответственно, удары града они выдерживают с легкостью.

 

А в этом видеоролике вакуумную трубку испытывают на прочность куском льда. Согласитесь, что такой град большая редкость, но и его вакуумный коллектор сможет выдержать.

Считается, что китайские вакуумные коллекторы хуже европейских или американских. На деле это не так – большинство именитых производителей заказывают комплектующие в Поднебесной и максимум что делают на своих производствах – собирают их. К тому же, Китай давно вышел из эпохи ширпотреба, их производства следят за уровнем качества чтобы быть конкурентоспособными на европейском и американском рынках.

Есть мнение, что со временем вакуумные солнечные коллекторы теряют эффективность. Отчасти это правда, но только в том случае, если не проводить профилактику. Если использовать вакуумные солнечные коллекторы для обогрева дома зимой, в них будут большие перепады температур. Из-за этого уплотнители со временем загрубеют и начнут пропускать теплоноситель. Если их периодически менять (раз в 2-3 года), такого не произойдет, а цена уплотнителя просто копеечная.

Вакуумные трубки со временем теряют герметичность – да, такое происходит, но не со временем, а из-за повреждений. Если стекло некачественное или во время производства появились дефекты, такое может произойти. Разгерметизация может случиться из-за механического повреждения или во время эксплуатации, когда трубка меняет размеры под влиянием перепада температур.

При определенных условиях вакуумные трубки покрываются инеем и становится видно, какие из них потеряли герметичность

Стоит ли использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой?

Когда у вас есть другие источники тепловой энергии, например – тепловой насос, газовый котел и т.д., то использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой не слишком целесообразно. Если же вы отапливаете здание электричеством, обогрев за счет солнечной энергии будет отличным решением.

Если дом не подключен к газу или электричеству, то солнечные вакуумные коллекторы – оптимальное решение для организации отопления в доме. При одинаковых начальных затратах на оборудование вы получите практически бесплатное тепло.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Похожие записи

vteple.xyz

Плоский или вакуумный солнечный коллектор?

Экология познания.Наука и техника: Анализ и сравнение характеристик, целесообразности и эффективности использования вакуумного и плоского солнечных коллекторов .

Для начала, еще раз напомним общий принцип действия солнечного коллектора. С помощью данного устройства можно нагревать воду или отапливать здание. Лишь потратив деньги на его установку, вы будете получать экологически чистое тепло, а не покупать много киловатт электричества или использовать исчерпаемые ресурсы земли, такие как жидкое, газообразное или твердое топливо.

 

Сравнение плоских и вакуумных солнечных коллекторов.

Чтобы лучше разбираться в плюсах и минусах свойств плоских и вакуумных коллекторов, нужно обладать некоторыми знаниями, которыми мы и собираемся поделиться с нашими читателями, оценив и сравнив некоторые характеристики солнечных коллекторов.

Еще раз напомним, как выглядят солнечные коллекторы:

Плоский солнечный коллектор

Вакуумный солнечный коллектор

1. Прочность солнечных коллекторов

Существует мнение, что плоские солнечные коллекторы по своей конструкции куда прочнее вакуумных, и этому есть объяснение, плоский коллектор состоит из единой панели, и в отличии от вакуумного коллектора, с виду и по физическим данным выглядит прочнее. Но даже импортные плоские солнечные коллекторы вполне можно повредить. С другой стороны, случаи сильной непогоды, крупного града, ураганов или падения летательных аппаратов, которые способны повредить солнечные коллекторы, не так уж часто происходят в обычной среднестатистической местности.

С практической точки зрения, вакуумные коллекторы использовать удобнее, ведь такой коллектор состоит из множества стеклянных трубок. Если с коллектором что-то случится, то, возможно, повреждения коснуться одной или нескольких трубок, которые, во-первых, можно заменить, а во-вторых, можно сделать это не сразу, ведь остальные трубки останутся работоспособными. В случае повреждения плоского коллектора, он может целиком выйти из строя, и замена всей панели обойдется явно дороже замены одной или нескольких трубок вакуумного коллектора.

2. Снег и изморось для солнечных коллекторов

Для наших широт актуальность использования солнечных коллекторов в холодное время года не менее важна, поэтому важно знать некоторые особенности их зимней эксплуатации. Например, актуальный вопрос, как быть со снегом, который может скопиться на коллекторе и мешать его нормальной работе.

Следуя логике можно подумать, что на плоском коллекторе, установленном под углом 45 градусов, не задерживается снег, так как наклонная плоскость нагревается, и он будет лучше работать, без надобности его отчищать от снега. На практике, снег действительно подтаивает на солнце и сползает в нижнюю половину или треть коллектора, где может превращаться в снежно-ледяную корку. Вакуумные коллекторы, расположенные под углом 55-60 градусов, даже при небольшом ветре, легко обдуваются от снега естественным образом, если только они не установлены на земле, где намело сугробы.

Если же, и плоские и вакуумные коллекторы установлены на крыше или на земле, где собирается снег, то и тот и другой придется отчищать для нормальной работоспособности. Общее правило — чем больше угол наклона коллектора, тем меньше на нем будет собираться снег. Вакуумные коллекторы, установленные под углом от 55 градусов и выше, имеют еще одно преимущество перед плоскими коллекторами — они обладают повышенной устойчивостью к обильным снегопадам.

Также, существует мнение, что солнечные коллекторы покрываясь изморозью перестают нормально работать, на самом деле, изморозь не сильно влияет на работоспособность коллекторов. Изморозь обычно появляется после обильных осадков при повышенной влажности, как только выходит солнце, изморозь превращается в воду. Перед изморозью нет преимуществ ни у вакуумных, ни у плоских коллекторов.

3. Какой из солнечных коллекторов лучше подходит для систем отопления?

Продолжая тему использования солнечных коллекторов в холодное время хорошо бы выяснить, какой солнечный коллектор вакуумный или плоский лучше подходит для отопления зданий в зимний период. В холодное время года, системе солнечных коллекторов требуется большее время утром для нагрева теплоносителя и привода всей системы отопления в рабочее состояние, по сравнению с теплым периодом года.

Внешние части системы солнечных коллекторов соприкасаются с холодной окружающей средой, и теряют на этом какую-то часть тепла. Плоские коллекторы очень сильно теряют свою эффективность зимой, а вакуумные коллекторы за счет хорошей теплоизоляции, работают практически так же эффективно, как и летом.

Получается, что для отопления можно использовать оба типа коллекторов, для здания определенной площади эффективнее использовать вакуумные коллекторы, ведь если использовать плоские коллекторы, то понадобится в несколько раз больше самих коллекторов для поддержания той же мощности. Этот факт понижает экономическую целесообразность использования плоских солнечных коллекторов в системе отопления, в холодное время года.

Также стоит отметить, что для обеспечения горячим водоснабжением эффективнее использовать вакуумные коллекторы, так как в облачную и пасмурную погоду, за счет минимального теплообмена с окружающей средой, они дают достаточно тепла для нагрева воды, в то время, как плоские коллекторы могут гораздо хуже справляться с данной задачей, перекладывая ее на резервную систему подогрева воды.

4. Стоимость солнечных коллекторов.

Стоимость солнечных коллекторов зависит в первую очередь от производителя. Скажем, плоские коллекторы, сделанные в европейских странах, будут дороже вакуумных солнечных коллекторов, выпущенных в Китае. С другой стороны, российские или китайские плоские коллекторы могут быть в разы дешевле вакуумных коллекторов.

Как показывает практика, искать самые дешевые варианты не имеет смысла, так как во-первых, эффективность плоских коллекторов, особенно в странах с холодным климатом, куда ниже использования вакуумных коллекторов, во-вторых, КПД и сроки эксплуатации дешевых солнечных коллекторов могут быть в разы меньше, чем у более дорогих и качественных.

Плоские солнечные коллекторы производятся в Европе, Китае и России, они отличаются размерами, мощность можно рассчитать стандартно — по площади коллектора.

Европейские плоские коллекторы можно найти по высоким ценам, обычно предлагаются качественные плоские коллекторы с максимальной эффективностью для данного вида.

Российские плоские коллекторы по качеству уступают европейским, в основном зависит от производителя, лучше образцы практически сравнимы по показателям с европейскими, худшие — сопоставимы с дешевыми китайскими аналогами, цены средние.

Китайские плоские коллекторы — лучшие сопоставимы с российскими, остальные, особенно выпускаемые без бренда, могут быть очень неэффективными, с нарицательным — товары из Китая, но по низким ценам.

Вакуумные солнечные коллекторы, в большинстве своем, производятся в Китае, и надо сказать, здесь китайские разработчики преуспели. Качество коллекторов зависит от крупности производства, есть признанные лидеры производства вакуумных коллекторов, например — Himin Solar, а также, на рынке можно встретить предложения совсем кустарных компаний, которые будут заметно уступать в качестве продукции брендовым производствам.

Выводы: Какой тип солнечного коллектора лучше выбрать для России?

Для обеспечения объекта горячим водоснабжением можно выбрать, как плоский, так и вакуумный солнечный коллектор. Единственное, что нужно помнить, что вакуумный коллектор имеет гораздо более высокие показатели эффективности в облачную или пасмурную погоду, а также, в холодное время года.

Для отопления в нашем климате подходит использование вакуумного коллектора, самый эффективный с U-образным нагревательным элементом.

Естественно, нужно позаботится о резервной системе отопления и нагрева воды, ведь в ночное время, пасмурные и облачные дни, солнечные коллекторы не могут в полной мере осуществлять свои функции.

И не стоит экономить на покупке качественных солнечных коллекторов. Выбирая вакуумный коллектор, придется обратить свой взор к китайским фирмам, но здесь лучше присмотреться только к известным брендам и не покупать «китайские» товары.

Чтобы представить масштабы развития китайской технологии — достаточно взглянуть на огромный комплекс компании Himin Solar, который обслуживает свои нужды в отоплении и электроснабжении собственной выпущенной продукцией.

Огромный комплекс использующий альтернативные источники энергии.

опубликовано econet.ru

econet.ru

Как работает солнечный коллектор зимой

Как работает солнечный коллектор зимой – этот вопрос интересует любого, кто собирается установить гелиосистему. И он действительно важен. Ведь вкладывая свои средства вы должны знать, чего ожидать от купленного оборудования.

В этой статье мы рассмотрим особенности работы вакуумных и плоских коллекторов, их производительность и нюансы эксплуатации.

Содержание статьи

Осадки и наморозь

Когда у коллектора нет доступа к прямому солнечному свету, он перестает работать. Вакуумные коллекторы могут нагревать воду или теплоноситель от рассеянного света, но их эффективность при этом снижается. Плоским панелям нужно прямое солнечное излучение, иначе они нагревают воду намного хуже вакуумных трубок. Плоские солнечные панели лучше работают летом, а принцип работы вакуумного трубчатого коллектора позволяет более эффективно греть воду зимой.

Когда поверхность панели или трубок засыпает снегом, эффективность вакуумного солнечного коллектора падает до 10-15% от номинальной, а плоских панелей – до 0%. То же самое касается инея.

В случае, если на коллекторе появляется наледь, он продолжает работать, так как она почти прозрачная и свет проникает на принимающую поверхность.

Еще одно отличие двух типов коллекторов в том, насколько они удерживают снег. С плоских панелей он легко сползает, а на вакуумных трубках задерживается, так как площадь сцепления с поверхностью больше и сама их форма этому способствует.

На вакуумные трубки часто намерзает иней и налипает снег, поэтому они нуждаются в регулярной очистке.

Температурные колебания

Качественные вакуумные трубки с напылением не отдают тепло, верхний слой не нагревается, поэтому от температуры воздуха их эффективность не зависит. Плоский солнечный коллектор отдает небольшое количество тепла в атмосферу, но оно не превышает 5% для качественных изделий.

Теплопотери обоих типов гелиосистем настолько малы, что ими можно пренебречь. Поэтому эффективность работы коллекторов не зависит от температуры.

Обслуживание солнечных коллекторов зимой.

Плоские солнечные панели

Чтобы солнечный коллектор работал эффективно, его нужно чистить от снега, инея и наледи. С плоским коллектором все просто – его можно очистить специальным скребком или пролить теплой водой.

Некоторые производители предлагают панели с системой оттаивания. Она может быть реализована по-разному, но чаще всего это дополнительный контур, через который при необходимости прокачивается горячая вода. Это небольшие энергозатраты, но с помощью такой системы нет отпадет нужда вручную чистить панели.

Вакуумный коллектор

Снег забивается между трубок, поэтому очистить их сложнее, чем поверхность плоского коллектора. На боковые стенки приходится до 20% поглощения солнечного света, а если коллектор с отражателем (рефлектором), то до 50%.

Вручную чистить вакуумные трубки сложнее чем плоскую поверхность. Чтобы облегчить этот процесс, можно закрыть коллектор корпусом с прочным стеклом – так можно упростить его очистку не потеряв производительность. Можно проливать его теплой водой, но стоит помнить что из-за перепада температур трубка может треснуть.

Как работает солнечный коллектор зимой с точки зрения эффективности?

По сравнению с летом, зимой эффективность работы вакуумного солнечного коллектора падает на 10-15%. Плоские панели работают хуже на 25-40%. Для наглядности приводим сравнительный график, на котором показано как работает солнечный коллектор зимой и летом в зависимости от его типа.

Сравнительный график, на котором показана эффективность плоских панелей и трубчатых вакуумных коллекторов в зависимости от времени года.

КПД работы солнечного коллектора зависит от уровня облачности. Если на улице солнечная погода, уровень инсоляции составляет 0,5-1 кВт/кв.м., при легкой облачности он падает до 0,1-0,2 кВт/кв.м., когда на небе темные тучи, до поверхности доходит 0,01-0,05 кВт/кв.м.

Большую роль играет продолжительность дня – зимой она в два раза меньше, чем летом. Соответственно, при самой хорошей погоде любой коллектор сможет только 50% того тепла, какое дал бы в летний сезон.

Чтобы улучшить коэффициент энергоэффективности солнечного коллектора, пожно оиспользовать его в паре с дополнительным оборудованием:

• Тепловые насосы;
• Газовые котлы;
• Твердотопливные котлы;
• Электрические обогреватели.

А для энергетической независимости нелишним будет установить альтернативные источники электроэнергии — солнечные батареи и ветрогенератор.

Как видим, эксплуатация солнечных коллекторов зимой связана с определенными сложностями. Но это не значит что они неэффективны. Просто, чтобы обеспечить отопление дома вакуумными коллекторами или солнечными панелями, нужно правильно подойти к расчету системы.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Похожие записи

vteple.xyz

Вакуумный нагреватель на солнечной энергии

Содержание:

• Устройство альтернативного источника энергии
• Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов
• Варианты исполнения вакуумных нагревателей
• Недостатки уникальных устройств

Использование солнечной энергии один из самых современных и ожидаемых источников энергии. Весомый аргумент в пользу такого энергоносителя - его абсолютная бесплатность и неисчерпаемые возможности. Именно поэтому все больше и больше людей предпочитает осваивать необычный и по-своему уникальный источник. Ученые и разработчики не стоят на месте, конструируя все новые и новые необычные установки, работающие на солнечном топливе. Одним из таких изобретений, все теснее входящий в повседневную жизнь людей выбравших экологичный вариант – вакуумный солнечный коллектор.

Устройство альтернативного источника энергии

Солнечные батареи только на первый взгляд имеют сложное, местами может даже фантастическое устройство. На самом деле это далеко не так. Любая солнечная батарея состоит всего из четырех основных элементов:

• солнечные модули, принимающие и синтезирующие лучи нашего светила,
• инвертор, который преобразует полученный от модулей электрический ток в подходящий формат для потребителей,
• контроллер – устройство управления и контроля над всей солнечной установкой.
• аккумуляторные батареи, для накапливания заряда и поддержания стабильной работы электрической сети в пасмурные дни и в темное время суток,

Такое несложное устройство имеют практически все стандартные солнечные батареи, применяемые по всему миру. С помощью установки подобных элементов можно обеспечить свой дом электричеством в достатке. Но в последнее время стали активно применятся коллекторы на базе солнечных батарей.

Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов

Коллекторы служат для нагрева жидкости, которую в дальнейшем используют для обогрева и личных нужд человека на кухне или в быту. Предыдущие коллекторы имели конструкцию обычного нагревателя. То есть трубки находились в самих солнечных батареях и нагревались от тепла, которое вырабатывают солнечные батареи. Современные вакуумные трубочные коллекторы на альтернативной энергии устроены немного по другому принципу. Такие солнечные коллекторы имеют ряд неоспоримых преимуществ:

• площадь, занимаемая устройством намного меньше предшественников,
• теплопотери сведены к минимуму,
• позволяют существенно экономить затраты на горячее водоснабжение,
• увеличенный срок службы,
• легкая установка, не занимающая много времени,
• простая замена комплектующих элементов,
• легкость в обслуживании за счет малой площади.

За счет чего достигаются все эти уникальные особенности? Все дело в устройстве непосредственно самих трубок. Вакуумные трубки состоят из двух трубок разного диаметра. Меньшая трубка вставлена в большую, таким образом, что между стенками имеется воздушный зазор.

Таким образом, подобные вакуумные коллекторы имеют строение обычного термоса, который сохраняет свое тепло, за счет отсутствия теплопотерь через охлаждение стенок. В ранних аналогах теплопотери были слишком огромными, и нагреть воду или другой теплоноситель до температуры выше 60 °С было практически невозможно. Технология батареи, в которой применяются вакуумные технологии, позволяет нагревать теплоноситель до температуры в 120-160 °С.

За счет тех же самых преимуществ вакуумные коллекторы имеют возможность нагревать и что самое главное сохранять тепло при любой температуре окружающего воздуха. Что является неоспоримым преимуществом подобных устройств перед другими аналогами.

Интересной особенностью, позволяющей экономить достаточно обширное место на крыше это расположение световых элементов, которые преобразуют солнечные лучи в бесплатную энергию. Расположены солнечные батареи непосредственно на поверхности трубок, то есть трубки сами по себе и есть батареи цилиндрической формы. Без сомнения цилиндрическая форма не дает столько энергии как плоские батареи, но за счет преимуществ с устройством двустенных трубок, форма батареи отходит на второй план.

Читайте также:

Варианты исполнения вакуумных нагревателей

Вакуумные коллекторы в настоящий момент имеют три разные технологические конструкции:

• вакуумные коллекторы, в которых солнечные батареи передают тепло непосредственно воде, без каких либо сторонних приспособлений и нагревателей. Такие коллекторы изготавливаются исключительно в Китае, что уже само по себе наводит на мысль о качестве, но, тем не менее, имеют успех среди тех, кто не желает выкладывать значительные суммы денег. Устройство подобных агрегатов довольно простое и основано на явлении естественной конвекции воды. То есть холодная вода опускается на дно, а горячая поднимается наверх. За счет этого и происходит перемешивание и нагрев воды. Как правило, подобные солнечные конвекторы не имеют емкости для накапливания воды или теплоносителя.
• солнечные коллекторы с использованием теплообменника. Устройство подобных агрегатов схоже с предыдущими за исключением наличия емкости для сбора воды и установленным теплообменником. Такая схема позволяет встраивать солнечные коллекторы в контур централизованного отопления и использовать платную горячую воду только при необходимости.
• солнечные батареи с нагревательными термоэлементами. Этот вариант исполнения самый сложный и, безусловно, дорогой. Основное отличие от других исполнений, наличие нагревательного элемента в виде легко нагреваемого теплоносителя. Подобные системы могут работать при значительных отрицательных температурах. Систему можно заправлять как водой, так и специальными жидкостями, к примеру, тосол или антифриз, в том случае если нагреватель работает исключительно для отопления.

Применение таких жидкостей обосновано в тех случаях, когда солнечные коллекторы используются для нагревания теплоносителя до высоких температур. Подобные специальные жидкости не оставляют при нагреве накипи и других вредных отложений внутри батареи.

Недостатки уникальных устройств

В каждых устройствах и изобретениях есть свои плюсы и минусы. Не обходятся без негативных моментов и вакуумные коллекторы, к которым можно отнести, пожалуй, только стоимость самого устройства по сравнения с его плоским предшественником. Минус подобного коллектора в пониженном коэффициенте выработки тока за сет цилиндрической формы не может считаться весомым, так как перекрывается производительность устройства. Все это подводит к выводу, что последние разработки вакуумных коллекторов стоят на несколько ступеней выше плоских аналогов по сумме преимуществ, включая и материальную сторону, так как в конечном итоге срок окупаемости подтвердит целесообразность покупки именно таких солнечных устройств.

Читайте также:

Похожие публикации:

Подписаться на рассылку

Подписаться

ekobatarei.ru

Солнечный вакуумный коллектор для отопления частного дома

Процентное соотношение в Европейских странах солнечных коллекторов для отопления достигает уже более 50% в соотношении с остальными монтируемыми гелиосистемами. При этом стоит учитывать, что в наших климатических условиях вакуумный солнечный коллектор для отопления помещений в большинстве регионов используется в виде дополнительного источника тепла. Во время его эксплуатации снижается нагрузка на основной теплогенератор, поддерживается температура в помещении и снижаются расходы на отопление.

Актуальность применения

Необходимо учитывать, что для развития данного направления уже появились реальные предпосылки:

• Во время строительства используются современные энергоэффективные технологии, позволяющие избежать значительных потерь вырабатываемого установками тепла.
• Тарифы на традиционные энергоносители регулярно растут, а во время использования солнечного коллектора для отопления достаточно единственный раз вложиться в оборудование, чтобы после получать бесплатную энергию солнца.
• Повышается рентабельность установок, типа вакуумных солнечных коллекторов за счет понижения их стоимости в сравнении с предыдущими периодами.
• Появляется все больше граждан, заботящихся об экологической составляющей потребления ресурсов, а использование не формирует вредных выбросов в атмосферу или почву.
• Развитие технологий продолжается, поэтому многие компании проводят оптимизационные решения, позволяющие продлить срок службы приборов, подобных вакуумным солнечным коллекторам.

В быту часто применяются отопление солнечными коллекторами с суточным аккумулированием энергии. Такой подход позволяет балансировать мощностью в пределах одних суток. Недостатком является небольшой период накопления и сброса энергии.

Решить эту проблему удастся с помощью монтажа сезонных аккумуляторных установок, имеющих значительный объем резервуара. Подобные накопители достигают более 10 м3, и, как правило, укрываются глубоко в грунт. Для них формируются бетонные емкости с высокой степенью теплоизоляции.

С этой статьей читают: Как обогреть дачный дом зимой экономно

Основные понятия

Отопление солнечными коллекторами, по отзывам пользователей, является достаточно эффективным. Основой большинства гелиоустановок является тепловой коллектор, необходимый для нагрева воды, подающейся в отопительную систему либо использующуюся для горячего водоснабжения.

Кроме этого установка окажется полезной в таких случаях:

• повышение температуры во вспомогательных или подсобных помещениях, например, теплицах, мастерских или гаражах;
• прогрев воды в крупных резервуарах, таких как бассейн;
• обеспечение теплой технологической водой;
• подача горячей воды для посудомоечных или стиральных машин, снижая затраты на электроэнергию.

Наиболее распространенным местом установки панелей являются крыши зданий. Однако, нередко их монтируют на территории приусадебного участка или даже на балконе. Можно для монтажа использовать и стены, но при этом необходимо обеспечить правильный угол наклона. Если оставить его в вертикальном положении, то КПД установки может снизиться на 50-60%.

Производительность вакуумных солнечных коллекторов меняется в зависимости от условий климата области расположения, а также длины светового дня.

ВИДЕО: Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления

Внутренняя компоновка коллектора

По текущей классификации в большинстве случаев подобные установки можно поделить на такие группы:

• плоские коллекторы;
• солнечные вакуумные коллекторы.

Первый тип состоит из корпуса, с вмонтированными в нем медными тонкими трубопроводами. В качестве поглощателя используется абсорбер – алюминиевая либо медная пластина (более частый вариант)  с высокими теплопроводными свойствами. Наружная сторона защищена слоем четырехмиллиметрового стекла (закаленное и антирефлексное). Прогрев происходит солнечными лучами абсорбера, отдающего энергию трубопроводу, в котором перемещается закачанный теплоноситель.

Конструкция вакуумного коллектора

Второй тип, вакуумный солнечный коллектор можно сделать как своими руками, так и приобрести готовый у поставщиков. В данной конструкции лучи от солнца прогревают покрытие внутренней колбы. Далее тепло поступает к теплоносителю. Отличие от первого типа будет заметно даже при внешнем простом осмотре.

Активная поверхность не является плоской, а сформирована из трубок с откачанным воздухом, уложенных в параллельные ряды. Материалом для труб служит высокопрочное стекло. Форма и конструкция колбочек бывает разной.

Вакуумные модели имеет значительно более высокий ценник, чем плоские разновидности коллекторов.

Правильный выбор типа коллектора

Ценовая разница в большую сторону у вакуумных моделей обоснована сложностью изготовления данной группы изделий. Позитивные характеристики этих аппаратов проявляются благодаря цилиндрической форме трубок, занимающихся преобразованием в тепловую солнечной энергии в течение всего светового дня. При этом происходит потребление большого процента рассеянного света.

Конструкция гелиосистемы

Недостатком таких моделей является пониженный на 10-15% КПД в соотношении с плоскими экземплярами. Данный факт имеет научное подтверждение после значительного числа исследований. Из этого следует, что когда температура теплоносителя и наружной воздушной среды имеют перепад не более 50-520С, то уместнее будет использовать плоскую модель. Она справится с работой быстрее.

Когда температурный порог между выбранными значениями превысит 520С, то рекомендуется применять вакуумную аппаратуру. Такой температурный разброс удастся получить лишь в некоторые зимние месяцы и то не во всех регионах, при этом производительность всех коллекторов в данный период бывает минимальной, что снижает общую ценность.

Исходя из подобной логики, в большинстве случаев уместно использование плоских тепловых солнечных коллекторов. Также и стоимость их доступнее.

При определенном желании можно собрать водяной солнечный коллектор вручную, используя для этого тепловой приемник – змеевик, встроенный в пластину, и металлический корпус. Ультрафиолет накапливание на темной пластине, а тепло аккумулируется под стеклом. Это простейший пример коллектора, который тем не менее позволяет эффективно обогреть небольшую площадь.

С этой статьей читают: Солнечный коллектор для отопления дома своими руками

Один коллектор не в состоянии обеспечить нужный объем тепла. Установка такого альтернативного оборудования рациональна только в виде нескольких панель и наличия вентилятора, который будет нагнетать теплый воздух в систему.

Самодельная конструкция

Во время выбора необходимо учесть практическую часть использования. За плоскими моделями значительно легче ухаживать. Для вакуумных попадание снега может вызвать нерабочее состояние на период, пока не очистится поверхность от осадков и прочих веществ, препятствующих аккумуляции солнечного света.

Также колбы вакуумных моделей, хоть и обладают упрочненным стеклом, но могут быть повреждены от значительного механического воздействия, например, града или повышенной статической нагрузки.

ВИДЕО: Как работает солнечный коллектор зимой

www.portaltepla.ru

---

• 
  Схема блока питания компьютера 350w
• 
  Как варить электросваркой
• 
  Бензогенератор хонда
• 
  Что такое флюс для пайки
• 
  Бесперебойник для дома
• 
  Удалитель ржавчины
• 
  Болгарка ушм
• 
  Круги для болгарки
• 
  Электрошлаковая сварка
• 
  Распиновка блока питания
• 
  Чернение металла